养花知识
花卉大全
花卉诊疗
多肉植物
养花攻略
养花问答
网站首页月亮为什么总是以同一面朝向地球？
月亮为什么总是同一面对着地球？
很多时候的傍晚，当夜色慢慢降临，我们总能看见一弯明月挂在天上。看得时间长了，人们发现虽然月亮的形状总在变化，但是月亮总是用同一面对着我们，好象一个人静静的俯视着苍茫大地上的芸芸众生。这个现象也坚定了月亮围绕地球转，地球是宇宙中心的信念。
很长时间以来，人们不知道这是怎么回事。人们对此发挥了丰富的想象力，想象出很多脍炙人口的美丽传说。在中国的古老传说中，月亮是天上人间，里面住着仙女。而在西方的古希腊和古罗马神话里，月亮都被拟人化了，是一个美丽的女神。在希腊神话里，月亮叫阿尔忒弥斯，在罗马神话里叫狄安娜。
月亮自传和公转示意图
月亮确实围绕地球转，但是地球不是宇宙中心，只是宇宙中的一粒尘埃。月亮只用一面对着地球，是因为亮围绕地球的公转周期和月亮本身的自传周期相等。如图所示，当月亮自传转过90°时候，月亮也绕地球转了90°。自转一周，同时公转一周。
那么这种现象是怎么形成的呢？一般认为是潮汐导致的。比如说地球由于受到海水潮汐的摩擦力，地球自转在变慢。人们是如何发现地球变慢的呢？
海洋里分布着大量珊瑚岛和珊瑚礁。珊瑚礁是珊瑚虫的遗体堆积而成的。珊瑚虫体内分泌石灰质骨骼，死后留在原地形成珊瑚礁。珊瑚是群体生物，新的珊瑚生长在老的、死亡的珊瑚遗体上。珊瑚虫分泌石灰质受到阳光、温度的影响而有不同，一年一个周期，就像树木的年轮一样。生物考古学家发现四亿年前的珊瑚每年有400条纹，现在的珊瑚每年是365条。因此得出结论地球自转在变慢。
潮汐摩擦力示意图
让地球变慢的原因就是海水涨潮落潮。地球自转方向是从西向东。月亮和太阳都是东升西落，与地球自转方向相反。海水被月亮和太阳吸引，也从东向西移动。由于海水涨落的时候摩擦大洋洋底，给地球施加了摩擦阻力。按照珊瑚的条纹推算，十几亿年前的地球自转非常快。现在每一百年地球自转周期增加0.00164秒。再过四亿年，地球自转增加6560秒，每天延长1小时50分钟。一年将减少到339天，每个月只有27天。那时候过年就没有大年三十了，腊月二十八过大年。
自转周期对地球最大的影响是昼夜温差。自转快，昼夜温差小，适合远古时期冷血动物生存。
那月亮是受到什么潮汐影响呢？月亮上也没有海水啊。这个问题也不难回答，涉及到地球和月亮的关系，以及月亮生成的假说。关于月亮是怎么形成的，现在已知的是月球在行星的卫星中，相对行星体积是最大的。月亮体积是地球的1/49，其他行星的卫星都不到10%。而且月球的运行轨道偏心率非常小，为0.0167。月球近地点为36.33万公里，远地点是40.55万公里。
在太阳系演化早期，宇宙气体和尘埃受到引力作用向中心聚集运动的质点也会吸引一部分物质，形成早期的行星。太阳收缩到一定程度后中心开始发生核聚变，释放出热量。此时太阳还是巨大的高温气体球状云团，直径可能达到火星轨道。外围气体球非常稀薄，其中一些固态星际物质因高温呈现熔融状态。随着太阳引力越来越强，较小的轻的气体被吹，留下较重的固态行星核，成为类地行星。太阳的外形逐渐清晰，减小。形成较高密度的恒星球。距离太阳球体外面较远的行星保留了气体，随着温度降低变成巨大的气态类木行星。
类地行星在演化早期处于太阳气体范围内，温度高，形成高温岩浆星球。由于岩浆很快冷却在表面形成硬质外壳，阻止了岩浆进一步冷却。同时行星的大气可以降低对外辐射，起到保温的作用。没有大气的行星很快就冷透了。失去了液态内核。有液态内核的行星，会发生外壳的运动，在地球上就是板块漂移引起的地震和火山。火星上没有地震，内核是固态的，没有“火震”。金星上有大量的火山，说明金星有一个液态的内核。金星能保留液态内核的原因就是有稠密的大气。金星表面气压是地球表面的90倍！
月球就是在早期地球还是一团熔岩的时候，被一颗较大的小行星撞击产生的。由于撞击力量非常大，一部分熔岩脱离了地球，一边旋转一边绕地球转动。此时月球是液态的，距离地球比较近，潮汐作用影响比较大。由于月球太小，单位散http://www.rixia.cc热面积比地球大，很快就冷却下来。
月球正面照片
月球背面照片
月球背面的那些环形山比较多，没有正面那些大面积的“海”。据科学家研究，月亮上那些阴暗的“海”是大面积的熔岩冷却凝固形成的。说明月球曾发生过大量熔岩流出活动，覆盖了大片月球表面。“海"的形状呈圆形，说明是外部撞击造成的，形成圆形凹陷区域。在月球冷却后，再发生新的撞击就只能形成环形山了。而且”海“主要在对着地球的一面，也印证了月球熔岩的潮汐现象最后结果，对着地球一面的月壳是最后冷却的，比较薄。这就像蜡油凝固的时候，表面凝固了薄薄一层，下面还是可以流动的。
当月球自转周期逐渐减慢，直到和公转同步以后，月球才开始完全冷却。如果是没有同步就完全冷却了，月球失去潮汐作用，还会继续自转下去，就不会形成同步。冷却之后由于月壳比较薄，还会因为太阳引力的轻微潮汐作用发生火山和月震。如果是火山造成熔岩流出，形状应该是不规则的，就像地球上的湖泊一样，因地形而变化。月球表面这些地质活动在失去地球潮汐后还在进行。
月亮始终如一的看着地球，是地球和人类最亲密的www.rixia.cc伴侣。即使用所有美丽的传说称赞她都不为过。
为什么月亮老是以同一面朝着地球
潮汐隆起
A的引力对B造成潮汐力使得B的引力平衡受到扭曲，形状在朝向A的轴线方向上变得细长；相反的，在垂直A轴向的维度上略有减少。这种扭曲现象被称为潮汐隆起。当B未被潮汐锁定时，这个隆起会在表面旅行，两个高潮之一会在靠近A在正上方的一个点。对大型的天体而言，由于本身的重力，形状位接近球体，潮汐的扭曲会造成轻微的扁球体，也就是说一个沿着主轴方向轴对称的椭球体。较小的天体也会经历这种扭曲，但这些扭曲是不规则的。
隆起拖曳
物体B对潮汐力引起的周期性的重塑会施全力 (Exertion) 的抵抗。事实上，有时候B需要一些时间来重塑重力的平衡，但在这段时间，A-B的轴向因为B的旋转已经改变，所以形成的隆起会与A-B轴向有一段距离。从太空中的瞭望点来看，隆起最高点的方向与指向A的方向已经有了偏差。如果B的自转周期短于它的轨道周期，这个隆起将超前于A-B轴的指向；反过来如果B的自转周期较长，取而代之的是隆起将落后。
结果的扭矩
由于隆起偏离了A-B轴指向的方向，A的引力将拉住这些质量而对比施加了扭矩。在面对A的隆起扭矩的作用在使B的自转符合轨道周期，但在"背面"的隆起是远离A的，因此起了相反的作用(维持自转的周期)。不过，朝向A这一侧的隆起比背面的隆起更靠近A大约相当于B的直径，所以会经历较强的引力和扭矩。来自这两个隆起扭矩的净效应，是永远朝向B的自转周期与轨道周期同步，也就是结果终将是潮汐锁定。
轨道变化
A-B系统的总角动量在这个过程中是守恒的，所以当B减慢速度和失去角动量时，轨道的角动量会提升相似的量 (其中也有一些对A的自转造成较小的影响)。这样的结果是导致B在减缓自转速度时，相对于A的轨道会提升。而另一种情况，当B的自转速度http://www.rixia.cc太慢时，潮汐锁定的作用会使它的自转加速，同时使B的轨道降低。
大天体的锁定
潮汐锁定的效应也会发生在大天体A上，只是因为B的体积较小，引力作用也较微弱，所以需要更长的时间才能将A潮汐锁定。例如，地球的自转就因为月球而逐渐减缓，从一些化石在地质时间上的推宜可以察觉其总量。对于大小相似的天体，这种效应在同等级规模的天体上，或许会两者同时被潮汐锁定。矮行星冥王星和它的卫星卡戎就是最好的例子 — 只有从冥王星的一个半球可以看见卡戎，反之亦然。
自转轨道共振
最后，在轨道离心率较高的情况下，潮汐力是相对较弱的，较小的天体最终可能会产生轨道共振而不是潮汐锁定。在这种情况下，轨道周期和自转周期的比率是一些明确的分数，像是1:1。一个著名的例子是水星的自转-锁定到与公转太阳周期为3:2的共振。
相关事件
编辑
卫星
在太阳系中许多值得注意的卫星最值得注意的就是潮汐锁定，因为它们的轨道非常接近而使潮汐力因为距离的减少而迅速增加 (与距离的三次方成反比)。值得注意的例外是气体巨行星外围的不规则卫星，距离比那些知名的大卫星远了许多。
冥王星和卡戎是潮汐锁定的一个极端例子。与主星相比，卡戎是一颗相对较大的卫星，轨道也非常靠近，使得冥王星也被卡戎潮汐锁定。实际上，这两颗天体彼此相互环绕着 (质心位于冥王星外)，好像是以一根竿子固定着表面的一个点而相对着。
小行星卫星是否潮汐锁定，大部分的情况仍属未知，但预期轨道紧密的密接小行星联星会如同密接联星一样是潮汐锁定的。
地球的月球
月球的自转和公转周期都大约是4星期，因此无论何时从地球观察月球，都能看见同一面的半球。直到1959年，从前苏联的太空船月球3号传送回来的照片，才完整的看见月球背面。
尽管月球的自转和公转完全被锁定，但是由于天秤动和视差，从地球重复的观测，仍可以看见月球总表面的大约59%。天秤动主要的成因是月球轨道的离心率造成的轨道速度变化：使地球的观测者在周场上可以多观测到约6。视差是几何学的效果：是在地球表面上相对于地月中心联线的偏移量，而因为这个关系，使月球在我们的地平线时，可以多观察到月球表面的一点边缘 (大约1)。
行星
直到1959年才由雷达的观测，否定水星是被太阳潮汐锁定的。取而代之的http://www.rixia.cc是3:2的轨道共振，每自转3周时公转太阳2周，而水星的离心率使这种共振得以稳定。天文学家原本认为它是被潮汐锁定的，因为每次适合观测www.rixia.cc水星时，它都因为3:2的共振，以同一面朝向地球的观测者，出现它似乎被潮汐锁定的景象。
金星的每583.92天与地球会合一次，几乎是金星自转的5个太阳日 (精确的说是5.001444金星日)，使得每次接近地球时都是相同的表面。这是偶然的关系还是与地球的某种潮汐关系，仍不得而知。
恒星
整个宇宙的密接联星都被认为是潮汐锁定的，已经被发现轨道极为靠近主星的系外行星也被认为是潮汐锁定的。一个寻常的例子，MOST已经证实右摄提二 (牧夫座) 的一颗行星是潮汐锁定的。几乎可以肯定潮汐锁定是相互的。
为什么月亮总是一面朝着地球？
月球的公转周期与自转周期相同，月球围绕地球转一周，它自己也转一周，所以月亮总是只有同一面朝向地球。
潮汐锁定一般只是大天体对小天体的。在地球－月球这一对天体中，地球大，月球小，所以主要是地球对月球的潮汐锁定。
地球对月球有一个引力。月球是一个球体，表面各个地方与地球的距离是不同的，因而受到地球的引力大小也不同。距离越近，引力越强。所以总是地－月连线上的一点受到的引力最强，于是，这一点（总是正对着地球的一点）在引力作用下向地球突出，这个突出部分很微小，但的确在起作用。当这一点转过去后，地球引力仍在起作用，把这一个突出的点向回拉，阻止这一点转到另一个方向去，从而形成一个力矩。这个力矩的方向总是与月球的自转方向相反的，是阻止月球自转的。久而久之，月球的自转速度就会越来越慢，最终使自转速度减慢到与公转速度相同。这时，这个力矩消失了，阻止月球转动的力没有了，月球的自转速度也就稳定下来了。这时，我们说，“月球被地球潮汐锁定了”。
与其他行星－卫星系统相比，作为卫星的月球，它的质量是比较大的，所以，月球对地球也存在潮汐锁定作用。地质考察发现，在远古时期，地球的自转速度比现在快得多，一年有400多天。同样是因为月球对地球的潮汐锁定，地球的自转速度也变慢了，到现在一年只有365天多一点了。在未来，地球的自转还会减速，一年的天数还会减少。
文章标签:
